Окислительно-восстановительные реакции. 9.1. Константа диссоциации масляной кислоты равна

Задачи

9.1. Константа диссоциации масляной кислоты равна . Вычислить степень ее диссоциации в 0,005 М растворе.

9.2. Степень диссоциации угольной кислоты по первой ступени в 0,1 н. растворе равна . Вычислить .

9.3. При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты будет равна 0,2?

9.4. В 0,1 н. растворе степень диссоциации уксусной кислоты равна . При какой концентрации азотистой кислоты ее степень диссоциации будет такой же?

9.5. Сколько воды нужно прибавить к 300 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты удвоилась?

9.6. Чему равна концентрация ионов водорода в водном растворе муравьиной кислоты, если 0,03?

9.7. Какие ионы содержатся в растворах: 1) едкого натра; 2) бромоводорода; 3) азотной кислоты; 4) сульфата меди?

9.8. Какие ионы образуются при диссоциации следующих кислот: , , , ?

9.9. Написать уравнение последовательной ступенчатой диссоциации серной кислоты , сернистой кислоты , фосфорной кислоты , сероводородной кислоты .

9.10. На какие ионы распадается при диссоциации каждое из перечисленных ниже веществ: сульфат калия, сульфат алюминия, фторид натрия, бромид кальция?

9.11. Найти молярную концентрацию ионов в водных растворах, в которых концентрация гидроксид-ионов (в моль/л) составляет: а) ; б) ; в) .

9.12. Найти молярную концентрацию ионов в водных растворах, в которых концентрация ионов водорода (в моль/л) равна: а) ; б) ; в) .

9.13. Вычислить растворов, в которых концентрация ионов (в моль/л) равна: а) ; б) ; в) .

9.14. Вычислить растворов, в которых концентрация ионов (в моль/л) равна: а) ; б) ; в) .

9.15. Определить [ ] и [ ] в растворе, которого равен 6,2.

9.16. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, которого равен 3.

9.17. Определить концентрацию гидроксид-ионов в растворе, которого равен 11.

9.18. Концентрация ионов водорода в растворе равна моль/л. Определить раствора.

9.19. Концентрация гидроксид-ионов в растворе составляет моль/л. Определить концентрацию ионов и раствора.

9.20. Концентрация ионов водорода в растворе равна моль/л. Определить концентрацию ионов в растворе.

Для многих сложных веществ химические связи между атомами различных элементов несимметричны. Наиболее сильно неравномерность распределения электронов выражена в ионных соединениях, у которых валентные электроны почти полностью переходят от атома одного элемента к атому другого. Неравномерность распределения электронов между атомами в сложных соединениях называется окисленностью. Различают положительную и отрицательную окисленность. Первое понятие относится к элементам, электроны от которых смещаются к атомам других элементов; второе - характеризует элементы, к атомам которых смещаются электроны от первых. Число смещенных электронов называется степенью окисления (окисленности).

Степень окисления элементов в простых веществах равна нулю, а в соединениях она может быть либо неизменной, либо различной в зависимости от типа соединения. Постоянную степень окисленности демонстрируют фтор (-1), щелочные (+1) и щелочно-земельные (+2) металлы. Степень окисления водорода в большинстве случаев равна +1, а в гидридах металлов () она принимает значение -1. Степень окисленности кислорода в большинстве соединений равна -2, в перекисных соединениях она равна -1, а во фториде кислорода () - +2.

В любом соединении сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Пользуясь этим правилом и стандартными степенями окисленности водорода (+1) и кислорода (-2), можно определить степень окисления любого элемента. Степени окисления элементов, входящих в состав реагентов, могут либо изменяться в ходе реакции, либо оставаться неизменными. Например, в реакции

-

степень окисления цинка изменилась от 0 до +2, а водорода - от +1 до 0.

В реакции другого типа:

-

степени окисления всех элементов остались прежними. Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными реакциями. Процесс отдачи электронов атомом (молекулой, ионом), сопровождающийся повышением степени окисления, называется окислением. В отличие от этого, процесс присоединения электронов атомом (молекулой, ионом), сопровождающийся понижением степени окисления, называется восстановлением. Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент (или сам этот элемент) называется восстановителем, а вещество, содержащее восстанавливающийся элемент (или сам этот элемент), - окислителем. Так, в реакции образования хлорида натрия натрий способствует восстановлению хлора, значит, он - восстановитель. В то же время хлор, способствуя окислению натрия, является окислителем. Число электронов, отдаваемых атомами (молекулами, ионами) восстановителя, равно числу электронов, присоединяемых атомами (молекулами, ионами) окислителя, что обеспечивает электронейтральность любого продукта окислительно-восстановительной реакции.

Среди окислительно-восстановительных реакций различают реакции трех типов. Во-первых, это реакции внутримолекулярного окисления-восстановления, которые идут с изменением степени окисления сразу нескольких атомов одной молекулы ():

Внизу под символами азота и кислорода указаны их степени окисления как в исходном нитрате натрия, так и в продуктах его разложения. Во-вторых, это реакции межмолекулярного окисления-восстановления, которые протекают с изменением степени окисления атомов в молекулах разных веществ:

Как следует из уравнения этой реакции, медь и ртуть действительно либо являются простыми веществами, либо входят в состав разных молекул. Наконец, в-третьих, это реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования):

В таких реакциях атомы одного и того же элемента взаимодействуют друг с другом так, что одни из них окисляются, а другие - восстанавливаются (смотри уравнение реакции с указанными степенями окисления азота).

Рассмотрим решение задачи на определение степени окисленности элемента.

Пример. Определить степень окисленности углерода в соединениях , , , , .

Решение. Обозначим степень окисления углерода в каждом соединении через х и учтем, что, во-первых, все соединения электронейтральны, и, во-вторых, то, что водород и кислород в данных соединениях демонстрируют их стандартные степени окисления.

: х + (-2) = 0, откуда х = +2;

: х + 2(-2) = 0, откуда х = +4;

: х + 4(+1) = 0, откуда х = -4;

: 2 х + 6(+1) = 0, откуда х = -3;

: 2 х + 5(+1) + (-2) + (+1)= 0, откуда х = -2.

Дата добавления: 2014-11-29